基于YOLOv5s-SPD的茶芽识别方法及识别系统光源设计与试验

作     者：王元红 杨志明 王琪 卢劲竹 高俊锋 WANG Yuanhong;YANG Zhiming;WANG Qi;LU Jinzhu;GAO Junfeng

作者机构：西华大学机械工程学院四川成都610039 阿伯丁大学计算机科学系英国阿伯丁AB243FX 

基　　金：国家自然科学基金青年项目(52205604) 四川省农业农村厅农业机械化薄弱环节关键技术研究项目(232206) 四川省科技计划项目(2021YFQ0070) 

出 版 物：《智能化农业装备学报（中英文）》 (Journal of Intelligent Agricultural Mechanization)

年 卷 期：2024年第5卷第3期

页      码：33-43页

摘      要：实现茶芽的自动识别与定位是优质茶叶智能采摘设备研发的基础。针对茶芽细小,且采摘环境受光照影响较大等问题,本研究提出了一种基于深度学习网络模型的茶芽识别方法,开展识别系统的光源设计,能够为实现全天候和高效率的智能茶芽采摘设备提供技术支撑。首先,搭建铝合金框架的密闭遮光黑暗环境;然后,通过调节横杆高度和光源亮度创造出3种高度和3种光照强度组合;最后,采集不同组合情况下的茶芽图像数据集,利用改进YOLOv5模型对一芽一叶和一芽两叶开展识别测试。试验结果表明,YOLOv5s的总体准确率为77.13%,总体平均精度均值为86.14%,对于改进后的识别模型YOLOv5s-SPD的总体准确率为80.30%,总体平均精度均值为87.3%,单张图片的平均检测时间为5.7 ms,满足实时检测的要求,比原YOLOv5s总体准确率提升3.17%,总体平均精度均值提升1.16%,有效地提升了茶芽的识别性能。在高度90 cm和亮度L7(0.164~0.328μmol/m^(2))的条件下,一芽一叶和一芽两叶的检测准确率、召回率和AP平均值分别为86.70%、92.45%和95.00%。该方法可以有效快速地检测茶芽,光源设计方案为全天候优质茶叶智能采摘设备的研发提供了支持。

主 题 词：茶芽 深度学习 光源系统 智能采摘 目标检测 机器人 

学科分类：082804[082804] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 

D　O　I：10.12398/j.issn.2096-7217.2024.03.004

馆 藏 号：203140236...